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基于应力场的锂离子电池正极多尺度失效研究 被引量:2
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作者 陈莹 栾伟玲 +1 位作者 陈浩峰 朱轩辰 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期918-924,共7页
锂离子电池已广泛应用于动力和储能领域,电池寿命是影响其进一步发展的关键因素。循环充放电过程中的电化学-力学多场耦合作用会导致正极材料发生机械损伤累积,降低电极材料的结构稳定性并形成多尺度损伤,从而缩短电池循环充放电寿命。... 锂离子电池已广泛应用于动力和储能领域,电池寿命是影响其进一步发展的关键因素。循环充放电过程中的电化学-力学多场耦合作用会导致正极材料发生机械损伤累积,降低电极材料的结构稳定性并形成多尺度损伤,从而缩短电池循环充放电寿命。本文通过总结团队在三元正极材料多尺度失效行为方面的研究成果,系统介绍了不同尺度下实验与模拟相结合的电极材料损伤分析方法,旨在为不同尺度下选取损伤分析方法提供参考。基于电化学循环实验表征、扩展有限元分析法(XFEM)、线性匹配法(LMM)等研究手段,深入分析了电极材料在多尺度下的力学损伤机理。研究工作为电极材料的多尺度失效行为分析及结构改性提供了重要指导。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极 应力场 多尺度失效 寿命衰减
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基于GTN损伤模型的均质平板非共线平行双裂纹合并方式研究 被引量:1
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作者 刘红侠 杨杰 +3 位作者 刘芳 沈鋆 王骁晓 陈浩峰 《压力容器》 北大核心 2023年第6期50-62,共13页
为了对裂纹合并方式进行系统性研究,以均质平板中非共线平行双裂纹为研究对象,基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,结合试验,对双裂纹不同水平距离s(从0~1 mm)和垂直距离h(从0.4~2.0 mm)组合下,49个模型的合并方式进行研究。... 为了对裂纹合并方式进行系统性研究,以均质平板中非共线平行双裂纹为研究对象,基于Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,结合试验,对双裂纹不同水平距离s(从0~1 mm)和垂直距离h(从0.4~2.0 mm)组合下,49个模型的合并方式进行研究。并以双裂纹水平距离s与裂纹长度a的比值为横坐标,双裂纹垂直距离h与裂纹长度a的比值为纵坐标绘制图形,对双裂纹合并规律进行了探索。结果表明:非共线平行双裂纹呈现出裂尖与裂尖合并、裂间与裂间合并以及裂尖与裂间合并3种合并方式,且各有特征。在以s/a和h/a为坐标绘制的图形中,3种裂纹合并方式有规律地分布在3个区域。在左上角h/a较大、s/a较小的区域发生裂尖与裂间合并,在右下角h/a较小、s/a较大的区域发生裂尖与裂尖合并,在中间区域发生裂间与裂间合并,可根据该图方便地确定裂纹合并方式。3种合并方式中,发生裂尖与裂尖合并的概率约占50%,发生裂间与裂间合并、裂尖与裂间合并的概率分别约占30%和20%。 展开更多
关键词 双裂纹 GTN损伤模型 合并方式 合并规律
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三明治型中心裂纹试样性能失配对材料拘束作用范围的影响研究 被引量:2
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作者 戴悦 杨杰 陈浩峰 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期83-89,共7页
选择具有三明治型、含中心裂纹的不同性能失配的实验室常用三点弯曲(SENB)试样、紧凑拉伸(CT)试样、单边裂纹拉伸(SENT)试样和中心裂纹拉伸(CCT)试样为研究对象,采用嵌含有GTN损伤模型的有限元法,进一步针对性能失配对材料拘束约束范围... 选择具有三明治型、含中心裂纹的不同性能失配的实验室常用三点弯曲(SENB)试样、紧凑拉伸(CT)试样、单边裂纹拉伸(SENT)试样和中心裂纹拉伸(CCT)试样为研究对象,采用嵌含有GTN损伤模型的有限元法,进一步针对性能失配对材料拘束约束范围的影响进行研究。研究结果表明:材料拘束的作用范围同样受性能失配的影响。随着性能失配的增加,材料拘束的作用范围增大。此外,在性能失配结构中存在"短板效应",该效应在性能失配高的结构中更加明显。未来可尝试构建材料拘束作用范围与几何拘束、材料拘束相关参数间的关联,研究结果可为性能失配结构的设计与完整性评定提供科学支持。 展开更多
关键词 性能失配 作用范围 材料拘束 J-R阻力曲线 结构完整性评定
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基于线性匹配方法的核电站弯管在循环载荷下的安定性分析
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作者 陈小辉 陈浩峰 陈旭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期2269-2275,共7页
进行了核电站90°弯管在内压和面内弯曲载荷作用下的棘轮效应试验,并采用数值方法研究了90°弯管的极限载荷、安定载荷和棘轮边界。利用理想弹塑性有限元分析,基于两倍弹性斜率准则和切线相交准则分别确定了90°弯管单独承... 进行了核电站90°弯管在内压和面内弯曲载荷作用下的棘轮效应试验,并采用数值方法研究了90°弯管的极限载荷、安定载荷和棘轮边界。利用理想弹塑性有限元分析,基于两倍弹性斜率准则和切线相交准则分别确定了90°弯管单独承受内压和弯曲载荷的极限载荷;利用线性匹配方法确定了90°弯管在单独内压和弯曲载荷以及两者共同作用下的极限载荷和安定载荷;利用Ohno-Wang模型,结合C-TDF弹塑性有限元分析方法和线性匹配方法分别确定了90°弯管的棘轮边界;最后,对弹塑性有限元方法和线性匹配法确定的棘轮边界进行了比较。结果表明:两倍弹性斜率准则、切线相交准则和线性匹配方法确定的极限载荷误差为10.78%,其中弹性迭代的线性匹配法能高效、快速地进行计算。比较C-TDF法和线性匹配法确定的棘轮边界,结果发现:当内压在20~35 MPa之间时,两种方法确定的棘轮边界吻合很好;当内压小于20 MPa时,两种方法的预测结果呈现不同的趋势。 展开更多
关键词 90°弯管 弹塑性有限元分析 线性匹配法 极限载荷 棘轮边界
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不同竖向地震载荷下52M镍基合金DMWJ断裂行为数值模拟 被引量:1
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作者 袁宏伟 杨杰 +1 位作者 崔巍 陈浩峰 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1469-1475,共7页
以核电安全端异种金属焊接接头(DMWJ)为研究对象,选用4个不同拘束的含中心裂纹单边缺口弯曲(SENB)试样,通过质量加速度施加法,分别对其施加5个地震烈度和3个实际地震下的竖向地震载荷,对不同竖向地震载荷和不同拘束下核电站DMWJ的断裂... 以核电安全端异种金属焊接接头(DMWJ)为研究对象,选用4个不同拘束的含中心裂纹单边缺口弯曲(SENB)试样,通过质量加速度施加法,分别对其施加5个地震烈度和3个实际地震下的竖向地震载荷,对不同竖向地震载荷和不同拘束下核电站DMWJ的断裂行为及竖向地震载荷与拘束效应的交互作用进行数值模拟。结果表明:随着地震烈度的增加,DMWJ的J-R曲线逐渐降低。与高拘束相比,低拘束时J-R曲线降低较为明显,这与不同拘束下DMWJ的断裂模式有关。实际地震载荷所引起的J-R曲线的改变不仅与地震震级有关,还与地震波的加速度时程曲线有关。 展开更多
关键词 地震载荷 拘束效应 异种金属焊接接头 断裂行为 竖向地震
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拘束对裂纹扩展过程中分叉行为的影响研究
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作者 张旭东 王闻婕 +2 位作者 杨杰 沈鋆 陈浩峰 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期953-958,共6页
在裂纹扩展过程中,裂纹分叉行为使断裂变得更加难以预测。选择三种裂纹分叉模型为研究对象,采用嵌含有GTN损伤模型的有限元法,进一步针对拘束对裂纹扩展过程中分叉行为的影响进行研究。研究结果表明:拘束对裂纹分叉行为有很大的影响,与... 在裂纹扩展过程中,裂纹分叉行为使断裂变得更加难以预测。选择三种裂纹分叉模型为研究对象,采用嵌含有GTN损伤模型的有限元法,进一步针对拘束对裂纹扩展过程中分叉行为的影响进行研究。研究结果表明:拘束对裂纹分叉行为有很大的影响,与低拘束相比,高拘束下裂纹分叉现象更加明显。由机械性能和材料尺寸引起的强度失配与拘束之间的匹配是裂纹分叉的关键。当拘束引起的裂纹扩展趋势和强度失配引起的裂纹扩展趋势方向不同、大小相近且足够大时,裂纹发生分叉。 展开更多
关键词 拘束 裂纹分叉行为 裂纹扩展路径 强度失配
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